Question

17．某研究性學習小組用如圖1所示的裝置探究牛頓第二定律．該小組在實驗中確定的研究對象是小車，而且認為細線對小車的拉力等于砂桶和砂的總重力，也是小車所受的合外力．

（1）對該實驗，以下說法中正確的是CD．
A．將電磁打點計時器接在6V電壓的干電池組上，先接通電源，再放開小車
B．在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復移動木塊的位置，直到小車在砂桶和砂的拉動下帶動紙帶做勻速直線運動，以平衡小車運動中受到的摩擦力
C．實驗中必須使砂桶和砂的總質量遠小于小車的質量
D．細線對小車的真實拉力一定略小于砂桶和砂的總重力
（2）某同學在做實驗時，不慎將已平衡好摩擦力的長木板下面墊的小木片向遠離定滑輪端移動一段距離而沒有發現，那么描繪出來的a-F圖象應是圖2中的哪一個？B
（3）如圖3所示是某同學在實驗中打出的一條紙帶，O、A、B、C、D為在紙帶上所選的計數點，相鄰計數點間還有四個點，所用交變電源的頻率為50Hz，量出相鄰計數點之間的距離分別為：OA=2.40cm，AB=2.81cm，BC=3.24cm，CD=3.64cm．則打點計時器打下C點的瞬時速度v_C=0.344m/s，該物體運動的加速度a=0.418m/s²（結果均保留三位有效數字）

Answer 1

分析 （1）解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項．
（2）長木板下面墊的小木片向遠離定滑輪端移動一段距離，導致木板傾角減小，平衡摩擦力不夠．
（3）利用在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度大小，據此可以求出C點速度大小；利用逐差法可以求出加速度的大小．

解答 解：（1）A、電磁打點計時器應接在電壓為6V以下的交流電源上，先接通電源，再放開小車，故A錯誤；
B、做該實驗需要平衡摩擦力，所以在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復移動木塊的位置，讓小車做勻速直線運動，砂桶和砂不能掛在小車上，故B錯誤；
C、當小車的質量遠大于砝碼盤和砝碼的總質量時，才能近似認為細線對小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小，故C正確；
D、實際上砂桶和砂也做勻加速運動，mg-T=ma，所以細線對小車的真實拉力一定略小于砂桶和砂的總重力，故D正確；
故選：CD
（2）長木板下面墊的小木片向遠離定滑輪端移動一段距離，導致木板傾角減小，平衡摩擦力不夠，因此當存在拉力F時，物體的加速度為零，故ACD錯誤，B正確．
故答案為：B．
（3）相鄰兩個計數點之間還有4個點沒有畫出，則相鄰點時間間隔為0.1s；
勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度大小，所以有：
${v}_{C}^{\;}$=$\frac{{x}_{BD}^{\;}}{2T}$=$\frac{0.0324+0.0364}{0.2}m/s$=0.344m/s
根據△x=aT²有：
a=$\frac{{x}_{BD}^{\;}-{x}_{OB}^{\;}}{（2T）_{\;}^{2}}$=$\frac{（0.0324+0.0364）-（0.0240+0.0281）}{4×0．{1}_{\;}^{2}}m/{s}_{\;}^{2}$=0.418m/s²；
故答案為：（1）CD           （2）B          （3）0.344     0.418

點評 明確實驗原理是解決實驗問題的關鍵，在處理實驗打出的紙帶時，經常要用勻變速直線運動規律以及去推論，因此要加強基本物理規律在實驗中的應用．